PETasi e MHETasi: nuovi alleati per il riciclo chimico della plastica

Oggi la salvaguardia dell’ambiente è una delle questioni più importanti e la principale protagonista di studi e ricerche da parta di scienziati in tutto il mondo. Tra le più recenti scoperte in campo scientifico a sostegno dell’ambiente, una delle più interessanti riguarda senza l’identificazione di due nuovi enzimi che rendono capaci alcuni batteri di degradare uno dei tipi di plastica più diffusi: la Pet.

La Pet, chimicamente nota come polietilen-tereflalato, rappresenta la plastica più utilizzata in molteplici prodotti commerciali, dalle bottiglie usa e getta alla pellicole per imballare gli alimenti, fino ad arrivare all’industria tessile. La Pet rappresenta anche la componente più abbondante nelle microplastiche, ovvero particelle solide e insolubili in acqua, di misura uguale o inferiore a 5mm, che fino a due anni fa trovavano impiego illimitato all’interno dei cosmetici, sia nelle formule ma soprattutto nei packaging.
Strutturalmente la Pet è costituita da due monomeri che trovano spazio anche nel settore cosmetico: l’acido tereftalico e il glicole etilenico. Il primo monomero viene convertito per trovare impiego in profumeria, mentre il secondo appartiene alla medesima classe del glicole propilenico utilizzato in cosmesi, quella dei glicoli, ovvero composti chimici organici impiegati come umettanti, antiossidanti o stabilizzanti delle emulsioni.

Solitamente i tempi di degradazione dei componenti della Pet contano diversi decenni, addirittura fino a cent’anni, per questo motivo diversi scienziati nel mondo hanno provato ad ottimizzare questi tempi e l’esito ha portato alla scoperta di due enzimi chiave: la tereflalato diossigenasi, più semplicemente nota come Tpado o PETasi e la MHETasi.
L’importante scoperta parte dal Giappone, quando nel 2016 un gruppo di ricercatori ha riscontrato in un batterio rinvenuto nelle discariche, l’Ideonella Sakaiensis, la capacità di degradare la Pet scomponendola nei suoi due monomeri in sole sei settimane. A seguito di questa scoperta ricercatori e scienziati hanno provato ad individuare la struttura dell’enzima che conferiva al batterio questa capacità, fino a che nel 2018 l’Università di Portsmouth e il consorzio americano BOTTLE^TM, riuscirono a mettere a punto la struttura della PETasi. Infine nel 2019 è stata scoperta la struttura del secondo enzima chiave, la METasi, il cui assemblaggio in un’unica molecola con la PETasi ha raddoppiato la velocità di degradazione della plastica.

Anche il settore cosmetico viene interessato dalla continua ricerca dell’ottimizzazione del riciclo dei componenti della plastica, infatti nel 2021 viene effettuato il primo riciclo biologico dei monomeri della Pet. Nello specifico l’acido tereftalico viene convertito, utilizzando Escherichia Coli opportunamente ingegnerizzato, in vanillina per l’impiego in profumeria. Questa rappresenta una scoperta sensazionale per le future applicazioni e per cercare di ottenere sempre più molecole, oltre la vanillina, utilizzabili in profumeria dal riciclo della Pet.

In conclusione, l’inquinamento della plastica rappresenta una delle più grandi preoccupazioni ambientali dei tempi moderni, a causa soprattutto della sua larga diffusione e della sua ancora difficile sostituzione con altri  materiali in diverse circostanze. La ricerca dell’innovazione nel campo della scienza microbica si presenta come una valida soluzione, poiché capace di portare notevoli vantaggi in termini di ottimizzazione del riciclo della plastica. La scoperta della PETasi e della MHETasi rappresenta soltanto l’inizio della ricerca di nuovi enzimi che prendano di mira il PET e soprattutto di tecnologie innovative per la velocizzazione del riciclo chimico della plastica. Anche nel settore cosmetico la continua innovazione del riciclo della plastica sembra diventare un tema sempre più centrale, traendo beneficio dalla degradazione della Pet impiegando utilmente i suoi metaboliti.
Skineco si augura che tali rivelazioni siano di buon auspicio per fare un passo avanti verso un futuro più sostenibile ed ecodermocompatibile nella pienezza del suo significato.

 

 

 

 

 

¹ Yoshida S, Hiraga K, Takehana T, Taniguchi I, Yamaji H, Maeda Y, Toyohara K, Miyamoto K, Kimura Y, Oda K. A bacterium that degrades and assimilates poly(ethylene terephthalate). Science. 2016 Mar 11;351(6278):1196-9. doi: 10.1126/science.aad6359. PMID: 26965627.

² Yoshida S, Hiraga K, Taniguchi I, Oda K. Ideonella sakaiensis, PETase, and MHETase: From identification of microbial PET degradation to enzyme characterization. Methods Enzymol. 2021;648:187-205. doi: 10.1016/bs.mie.2020.12.007. Epub 2021 Jan 9. PMID: 33579403.

³ Di Fidio N., PETasi e MHETasi: le armi segrete batteriche per la biodegradazione della plastica, Microbiologia Italia, 24 Aprile 2019.

⁴ REDAZIONE ANSA,  Scoperto nei batteri un nuovo enzima mangia-plastica: un passo avanti per combattere l’inquinamento, 22 Marzo 2022.

⁵ Sadler J.C., Wallace S., Microbial synthesis of vanillin from waste poly(ethylene terephthalate), Green Chemistry, 2021.